雖然在型號上統稱為M4,但車身、引擎、炮塔、炮、懸掛、履帶等幾乎是每種型號就是一種新規格,可說是一部多類形式的坦克。
和上述的情況一樣,由於美國強大的工業生產力,構成各種規格化的零件有大量生產的可能。生產工廠只從事自己擅長的生產方式,在所有規格化的零件生產完成後,令構成車身的零件有高度的兼容性。雖然它的戰鬥性能與對手第三帝國的坦克(豹式坦克和虎I坦克等)相差甚遠,但在數量上有壓倒性的優勢。“M4的75/76mm炮火足夠對抗德軍”的判斷使M26潘興重型坦克較晚服役,因此在終戰前以盟軍主戰坦克的身份活躍。
二戰結束後M4雖然大量退役,但在美國大量拋售戰爭剩餘物資下大量戰後重建國家以極為低廉的價格採購M4作為作戰武力,M4的寬廣車體使其擁有極大的改造空間,因此在韓戰、中東戰爭中各國使用新型武裝加以改造,這些坦克則繼續在戰場上立威,而各種衍生型亦被各國使用至1970年代後才被更新的支援車輛取代。日本所使用的M4A3E8型是根據MSA協定供給日本陸上自衛隊,直到1970年代中期才被61式坦克完全取代。
在二次大戰中,M4雪曼在美國陸軍和美國海軍陸戰隊服役,也被同屬同盟國的大英國協(包含澳大利亞和加拿大)、蘇聯、自由法國、波蘭流亡政府和中華民國所使用。
雪曼的第一次參戰為1942年10月的第二次阿拉曼會戰(Second Battle of El Alamein),使用單位為英國皇家陸軍第八軍團。大英國協在歐洲戰區也廣泛地使用雪曼坦克來取代M3葛蘭特和其衍生車型,且在1944年成為裝甲部隊的主力 - 其他的坦克是於戰爭後期參戰的邱吉爾坦克 和克倫威爾坦克。英軍曾使用M4、M4A1和M4A2,但之後的主力裝備是M4A4。M4的衍生型螢火蟲坦克是自美國援助的M4和M4A4改裝而成,被配置在裝備了雪曼坦克和克倫威爾坦克的部隊中,以提供較強的反坦克火力。
雖然美國海軍陸戰隊在太平洋投入了柴油驅動M4A2,美軍驅逐戰車部隊也在非洲和歐洲投入了柴油驅動M10驅逐戰車(基於M4A2底盤),美軍裝甲部隊長官中將Jacob L. Devers卻要求不在無行動戰區(Zone of Interior)之外投入柴油引擎的雪曼坦克。首次投入戰鬥的美國雪曼是在1942年11月在火炬行動中使用的M4和M4A1,在北非戰役的過程中雪曼在坦克營里取代了M3中型坦克的位置。雖然M4和M4A1在整個戰爭期間都繼續服役,但美國陸軍在戰爭後期更傾向使用擁有500匹馬力強力引擎的M4A3。在1944年7月,M4A1首先裝備76毫米長管火炮進入戰鬥,緊隨其後的是M4A3。到戰爭末期時,美國陸軍在歐陸部署的半數雪曼坦克已經裝備了反坦克能力高的76毫米長管火炮,而餘下的半數雪曼坦克仍裝備著75毫米的短管火炮。有些部隊則混有裝備了兩種火炮的車型。第一種裝備HVSS懸吊系統的車型是M4A3E8(76)W型,在1944年末參與實戰。
蘇聯偏好使用裝有柴油引擎的雪曼坦克,因為它製造的坦克如T-34也是使用柴油引擎。因此,它是繼大英國協後大量使用裝備有75毫米短管火炮和76厘米長管火炮之M4A2的國家。與英國不同的是,M4A2占了蘇聯所擁有的雪曼坦克的大半。蘇聯軍將部分M4A2的75毫米短管炮換成T-34的76毫米炮,並將此一改裝車型稱為M4M。使用HVSS 懸吊系統的雪曼坦克直到戰爭末期才被接收並使用。雪曼坦克被蘇聯官兵稱為“Em Cha”,因為美國人寫的頂上開口的數字4類似於西里爾字母cha Ч。
自由法軍使用的M4A2占了相當高的比例,法國也是唯一經由租借法案接收M4A3E2“巨無霸”的國家。波蘭軍則使用了許多雪曼螢火蟲和裝備76毫米長管炮的衍生車型。國民政府助印遠征軍部隊則接收少量M4A2作為坦克團火力支援用車。
二戰結束後,美國仍繼續使用裝有76毫米長管炮或105毫米榴彈炮的M4A3E8。在1950至1953年的 韓戰中,雪曼坦克仍是美軍普遍使用的坦克。戰後的雪曼坦克也在世界上的許多國家服役並參與了20世紀末的幾場地區性衝突。以色列的以色列國防軍廣泛的裝備了包含使用法制75毫米火炮的M-50“超級雪曼”和擁有105毫米火炮的M51雪曼,及其他多種的改裝及衍生車型。雪曼坦克也被參與第二次喀什米爾戰役和印巴戰爭(1971年)的雙方軍隊所使用。南美洲在戰後很長一段時間仍繼續使用雪曼坦克。智利陸軍把雪曼列為現役裝備直到1989年,而巴拉圭是南美洲唯一仍繼續裝備雪曼坦克的國家。
謝爾曼在道路或野地都能保持較高的速度。在野地行走時表現不俗,在沙漠上,謝爾曼的橡膠履帶表現良好。即使是在義大利的多山環境下,謝爾曼依然能夠通過很多德國坦克所不能通行的地形。另一方面,美軍坦克乘員發現M4在例如泥濘或積雪等非硬質地面上行駛時,其較為窄小的VVSS履帶在防滑性能和對地面的壓強等通行能力方面相對於德軍的黑豹等擁有寬履帶的第二代坦克要遜色不少,蘇聯人的經驗與之相似,並開始改裝VVSS履帶以提高其在雪地上的防滑性能。美軍開始發放名為“鴨嘴獸”的擴展型VVSS履帶連結銷進行戰地改裝作為新型履帶和懸掛系統定型之前解決對地壓強問題的權宜之計。而因增加裝甲而大幅增重的M4A3E2“巨人”則將“鴨嘴獸”擴展履帶銷作為出廠標準配置。M4A3E8“Easy Eight”,代表了安裝HVSS(水平螺鏇彈簧懸掛系統)懸掛系統和新型23英寸寬履帶的M4A3,HVSS和23英寸履帶作為解決M4通行能力的終極解決方案在戰爭晚期開始投入使用,安裝到了M4(105)、M4A1(76)W、M4A2(76)W、M4A3(75)W、M4A3(76)W和M4A3(105)型坦克以及M40和M43型自行榴彈炮上。